(57)【要約】【課題】像担持体の表面を効率的に加熱除湿する一方、隣接する部材や装置への加熱を減少させて、当該加熱に起因する問題を回避できる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体（１２）の表面から空間を隔ててランプヒータ素子（３１）を配置し、電源ＯＦＦからの起動立ち上げ時には、ランプヒータ素子（３１）を作動させた状態で像担持体（１２）を回転させて、像担持体（１２）の表面を加熱除湿する。ランプヒータ素子（３１）を「輻射スペクトルの主要部が波長２μｍ〜３．５μｍ領域を含む赤外光領域にあって、水分加熱に適合した種類のランプヒータ素子」としたので、吸湿した像担持体（１２）の表面層に輻射熱の吸収を集中させ、周囲の乾燥した部材への輻射熱の吸収量を相対的に小さくしてその温度上昇を抑制できる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に形成した静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する像担持体を有する画像形成装置において、
前記像担持体の表面から空間を隔てて配置されて、前記像担持体に向けて輻射熱を出力する加熱手段と、
前記像担持体と前記加熱手段とを制御して、相対移動する前記像担持体の外周表面を加熱させる加熱制御手段と、を有し、
前記加熱手段は、輻射スペクトルのピークの主要部が波長２〜３．５μｍ領域の赤外光領域を含む、水分加熱に適合した種類のランプヒータ素子を採用していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ランプヒータ素子は、カーボン発熱体をガラス管に封止して構成され、通電加熱された前記カーボン発熱体が当該ガラス管の壁を通じて輻射熱を射出するランプヒータ素子であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
表面に形成した静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する像担持体を有する画像形成装置において、
前記像担持体の表面から空間を隔てて配置されて、前記像担持体に向けて輻射熱を出力する加熱手段と、
前記像担持体と前記加熱手段を制御して、相対移動する前記像担持体の外周表面を加熱させる加熱制御手段と、を有し、
前記加熱手段は、発熱体をガラス管に封止して構成され、通電加熱された当該発熱体が当該ガラス管の壁を通じて輻射熱を射出するランプヒータ素子を含み、
当該ランプヒータ素子は、断面の全周３６０度中特定方向に偏らせて輻射熱を出力する異方性輻射強度分布を持ち、前記像担持体の表面へ向かう輻射熱量が前記像担持体の周方向に向かう輻射熱量よりも大きくなるように向きを設定してあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記ランプヒータ素子は、輻射スペクトルの主要部が波長２μｍ〜３．５μｍの赤外光領域を含んで水分加熱に適合した種類のランプヒータ素子であることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ランプヒータを挟んで前記像担持体の周方向に向かう方向の少なくとも一方に、輻射熱を反射する反射手段、または輻射熱に起因する熱伝導を妨げる断熱手段を配置したことを特徴とする請求項１、２、または３記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記反射手段または前記断熱手段を除熱冷却する除熱冷却手段を付加したことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加熱制御手段は、画像形成時には、前記加熱手段を作動させた状態で前記像担持体を回転させてその表面温度を制御し、かつ、電源ＯＦＦからの起動立ち上げ時と省電力モードからの復帰時のうち少なくとも一方については、前記加熱手段を作動させた状態で前記像担持体を画像形成時よりも低速で回転させてその表面の加熱除湿を行わせることを特徴とする請求項１、２、または３記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記加熱制御手段は、画像形成時には、前記加熱手段を作動させた状態で前記像担持体を回転させてその表面温度を制御し、また、電源ＯＦＦからの起動立ち上げ時と省電力モードからの復帰時のうち少なくとも一方については、前記加熱手段を作動させた状態で前記像担持体を回転させてその表面の加熱除湿を行わせ、かつ、
画像形成時における前記像担持体の表面温度の制御では、当該加熱除湿の場合よりも少ない輻射熱量を同じ前記ランプヒータ素子に出力させることを特徴とする請求項１、２、または３記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記加熱制御手段は、省電力モードからの復帰時には、前記加熱手段を作動させた状態で、電源ＯＦＦからの起動立ち上げ時よりも短い時間にわたって前記像担持体を回転させてその表面の加熱除湿を行わせ、かつ、
省電力モードからの復帰時における前記加熱除湿では、電源ＯＦＦからの起動立ち上げにおける前記加熱除湿の場合よりも低速で前記像担持体を回転させることを特徴とする請求項１、２、または３記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式などによって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置にする。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によって画像形成を行う画像形成装置では、像担持体としての感光ドラムの周囲に、一次帯電器、転写前帯電器、転写帯電器、分離帯電器と言った複数個のコロナ放電器が配置されている。
【０００３】
これらのコロナ放電器は、その動作時にオゾンや窒素酸化物などの活性物質を発生し、これらの活性物質のいくつかは感光ドラムの表面の化学組成や結晶構造を変化させる。そして、表面の化学組成や結晶構造が変化すると吸湿性が高まり、吸湿によって当該部分の比抵抗が低下すると、当該部分の静電気の保持性能が低下して、画像形成の品質を低下させるおそれがある。特に、電源ＯＦＦや省電力モードによって感光ドラムを高湿度環境に長期間停止状態で放置した場合、コロナ放電器に対向した線状の範囲で吸湿が集中的に進み、対向していない部分との間で静電気保持機能の段差を生じ、これにより出力画像の濃度ムラや乱れを発生するおそれがある。
【０００４】
そこで、感光ドラムを常時回転させて、静電気保持機能の局所的集中的な低下を回避する技術や、感光ドラム内にヒータを設けて常時、通電し、停止した感光ドラム全体を一様に加熱させてその吸湿を防止する技術が実用化されている。
【０００５】
特許文献１に示される複写機では、感光ドラムを中空にして外部から温風を供給することにより感光ドラム全体を均一に加熱している。
【０００６】
特許文献２に示されるカラープリンタでは、感光ドラムの外周の一部にローラ型の加熱器を配置して感光ドラムを回転させることにより、感光ドラムの表面全体を一様に加熱している。
【０００７】
特許文献３、４に示される複写機では、感光ドラムから少し離れた位置に細長い板状の発熱体を配置して空気層を隔てた加熱を行っている。そして、起動立ち上げ時に発熱体に通電して空気層を加熱しつつ感光ドラムを回転させることにより、感光ドラム表面全体を加熱除湿している。
【０００８】
【特許文献１】実公平１−３４２０５号公報
【特許文献２】特開平８−７６６４１号公報
【特許文献３】特開平８−１６０８２１号公報
【特許文献４】特開平８−１７１３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
感光ドラム内に抵抗加熱ヒータを設けて常時、通電する場合、電源ＯＦＦ状態や夜間休日でも電力消費することになり、設置場所の冷房負荷も高まるなど、節電、省エネルギーの要求に反する。したがって、特許文献３に示されるように、画像形成装置の電源ＯＦＦ時や電源投入後でも所定時間を越えて使用されない期間（いわゆる省電力モード時）には加熱を停止し、電源ＯＦＦからの起動時や省電力モードからの復帰時に、印刷開始に先立たせて加熱を開始させ、感光ドラムを３０秒〜数分程度予備加熱して加熱除湿させることが提案されている。
【００１０】
ここで、特許文献１に示される加熱方法で予備加熱を行わせた場合、温風加熱なので温風と一緒に熱が逃げて加熱効率が低く、しかも、感光ドラムの表面温度の立ち上がりが遅いため起動立ち上げや印刷開始までに時間がかかる。
【００１１】
特許文献２に示される加熱方法で予備加熱を行わせた場合、高温のローラ型加熱器が感光ドラムに直接、接触するので、接触部分でトナーが感光ドラム表面に融着したり、ローラ型加熱器にトナーが付着堆積して熱伝導を妨げたりするおそれがある。
【００１２】
一方、特許文献３、４に示される加熱方法で予備加熱を行わせる場合、感光ドラムと加熱器が非接触であるので接触に伴う問題は発生しないが、空気層の熱伝導に頼るので加熱効率が低く、発熱体の消費電力が高い割に感光ドラム表面の温度の立ち上がりが遅く、温度の立ち上がりを早めるべく発熱体の消費電力を高めると発熱体周囲の素子や部品が不必要に加熱され、筐体内の電子回路などに追加の冷却ファンが必要となる。
【００１３】
そこで、本願出願人は、ハロゲンランプヒータを感光ドラムから少し離れた位置に配置して発熱体を置き換え、専ら輻射加熱方式で除湿を行うことを実験した。この場合、ハロゲンランプヒータと感光ドラムとが完全非接触であるので、トナーの溶着など接触に伴う問題が無く、空気の熱伝導に頼らないから加熱効率が高い。しかし、一般的なハロゲンランプヒータでは、フィラメントを中心にした３６０度全周方向へ均等に熱輻射が及ぶため、後述するように、隣接する部材や装置（例えばクリーニング装置や現像装置）が不必要に加熱されてトナーの融着を引き起こすことが確認された。
【００１４】
本発明は、ランプヒータ素子を採用して像担持体の加熱除湿を行わせた場合に発生する新規な課題を解決できる画像形成装置、詳しくは、効率よく感光ドラムの表面を加熱して少ない消費電力でも短時間で感光ドラムの除湿を完遂でき、感光ドラム以外の部分への加熱を減らして当該加熱に起因する問題を起こさないで済む画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の画像形成装置は、表面に形成した静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する像担持体を有する画像形成装置において、前記像担持体の表面から空間を隔てて配置されて、前記像担持体に向けて輻射熱を出力する加熱手段と、前記像担持体と前記加熱手段を制御して、回転する前記像担持体の外周表面を加熱させる加熱制御手段と、を有し、前記加熱手段は、輻射スペクトルのピークの主要部が波長２μｍ〜３．５μｍの赤外光領域を含む、水分加熱に適合した種類のランプヒータ素子を採用しているものである。
【００１６】
すなわち、少なくとも図４の線図上に一点鎖線で表示されるハロゲンランプヒータに比較して、輻射スペクトルのピークの主要部分に波長２μｍ〜３．５μｍの赤外光領域がより多く含まれ、波長２μｍ〜３．５μｍにおける輻射強度を輻射スペクトルのピークの頂点（最大輻射強度値）で乗じた比が当該ハロゲンランプヒータよりも十分に大きく、したがって、水分を加熱する効率が当該ハロゲンランプヒータよりも確実に高いランプヒータ素子を採用したものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像形成装置では、加熱手段を作動させて輻射熱を放射させた状態で像担持体を相対移動させることにより、像担持体の外周面が加熱除湿される。
【００１８】
そして、ランプヒータ素子は、水分子での吸収効率が高まる波長２μｍ〜３．５μｍ領域の放射エネルギーが大きいので、輻射総熱量あたりの水分加熱（蒸発除湿）効果が高くなり、しかも、水分を含む部材を、水分を含まない部材よりも効率的に加熱するので、周囲の金属部品などをあまり温度上昇させないうちに、除湿が必要な像担持体の表面層だけを選択的集中的に加熱昇温できる。
【００１９】
言い換えれば、輻射熱のスペクトルが水分加熱に適合したランプヒータ素子を選択したことによって、像担持体の吸湿部分へ輻射熱エネルギーの吸収を集中させ、遮光や断熱が仮になくても、周囲の乾燥した金属部品や装置の輻射熱エネルギーの吸収が相対的に少なくなる。
【００２０】
さらに、言い換えれば、ニクロムヒータやハロゲンランプヒータの場合は、像担持体の素材が最初に温度上昇し、続いて素材の熱エネルギーをもらった水分子が温度上昇して最後に蒸発する手順となるが、水分加熱に適合したランプヒータ素子の場合は、輻射熱のエネルギーが水分子に直接吸収されるので、像担持体の温度が低くてもいきなり水分子を蒸発させたり、組織から遊離させたりする。
【００２１】
したがって、ランプヒータ素子の周囲の部材を過熱させることなく、また、像担持体それ自体もあまり過熱させることなく、像担持体の吸湿部分を速やかに加熱除湿できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
特定方向へ放射違方性を付与したカーボンランプヒータを採用して、像担持体に向かう方向に放射性能の高い方向が一致するように配置する。電源ＯＦＦからの起動立ち上げ時には画像形成時よりも像担持体の相対速度を落として、像担持体の表面層の昇温速度を高める。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の画像形成装置における構成の説明図、図２は感光ドラムの表面構造の説明図、図３は感光ドラムの加熱制御に関する構成の説明図、図４はカーボンランプヒータの輻射スペクトルの説明図、図５はカーボンランプヒータの異方性輻射強度分布の説明図、図６は加熱制御のフローチャートである。
【００２４】
図１に示すように、実施の形態１の画像形成装置１０（電子写真方式のモノクロレーザビーム印刷装置）は、用紙（転写材）２４の搬送経路に隣接して感光ドラム（像担持体）１２を配置し、感光ドラム１２の周囲に、除電露光ランプ２２、１次帯電器１９、露光装置１１、電位センサ２１、現像装置１３、転写前帯電器１４、転写前露光ランプ１５、クリーニング装置１８、加熱装置３０を配置している。
【００２５】
そして、用紙２４の搬送経路には、感光ドラム１２の反対側に転写帯電器１６および分離帯電器１７が配置され、搬送装置２３の下流側に定着入り口ガイド２７および定着装置２０が配置される。定着装置２０は、加熱定着ローラ２５と加圧ローラ２６を有する。
【００２６】
画像形成時、感光ドラム１２は、背後の駆動部２８（図３参照）に駆動されて図１中の矢印方向（時計方向）に所定の周速度（プロセススピード：印刷速度Ｖ０）で回転駆動され、感光ドラム１２に接触した用紙２４が右から左へ搬送されて搬送装置２３へ受け渡される。
【００２７】
１次帯電器１９は、印加された帯電バイアスによって感光ドラム１２の表面を所定の極性・電位に帯電させる。露光装置１１は、帯電した感光ドラム１２の表面に画像情報に応じた露光ビームＬを走査して静電潜像を形成する。このとき、感光ドラム１２の表面の露光ビームＬに暴露された点の帯電が放電されて電位が低下することにより、回転する感光ドラム１２の表面に入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２８】
電位センサ２１は、感光ドラム２の表面電位を測定して、１次帯電器１９や露光装置１１の運転条件にフィードバックさせる。
【００２９】
現像装置１３は、感光ドラム１２の帯電極性と同極性に帯電したトナーを静電潜像に付着させてトナー画像を可視画像化（現像）する。転写前帯電器１４は、トナー画像の電荷極性をさらに強め、転写前露光ランプ１５は、感光ドラム１２のトナー画像に覆われていない部分の帯電を低下させて、トナー画像の用紙２４への転写と感光ドラム１２からの用紙２４の分離を容易にする。
【００３０】
転写帯電器１６は、トナーと逆極性の電位に用紙２４を帯電させて転写バイアスを形成し、転写バイアスが感光ドラム１２のトナー画像を用紙２４へ移動（転写）させる。分離帯電器１７は、転写後の用紙２４に残留した帯電を解除するとともに用紙２４に分離帯電バイアスを発生させて感光ドラム１２への付着を開放する。
【００３１】
感光ドラム１２の表面から分離された用紙２４は、搬送装置２３によって定着入り口ガイド２７まで搬送されて定着装置２０に送り込まれる。定着装置２０は、高温に維持された加熱定着ローラ２５と加圧ローラ２６の間に用紙２４を挟み込んで（ニップして）画像形成装置１０の筐体外部へ搬送する。このとき、加熱定着ローラ２５の高温がトナーを用紙２４の表面に加熱溶着させて、トナー画像が固定（定着）される。
【００３２】
一方、トナー画像が用紙２４へ転写された後の感光ドラム１２に関して言えば、感光ドラム１２を次の画像形成動作に備えさせるべく、クリーニング装置１８が感光ドラム１２に接触して表面に残留しているトナーを除去し、除電露光ランプ２２が感光ドラム１２の表面に光を照射して表面の残留静電気を除去する。
【００３３】
感光ドラム１２は、直径８０ｍｍのアルミニウム円筒の外周面上にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）の光導電層を形成している。図２に示すように、導電性材料であるアルミニウムの基体１２ｅ上に、阻止層１２ｄ、第１光導電層１２ｃ、第２光導電層１２ｂ、及び表面層１２ａが順次積層され、阻止層１２ｄ〜表面層１２ａの厚さは１００μｍ以下である。
【００３４】
ここで、第１光導電層１２ｃ、第２光導電層１２ｂは、シリコン原子が水素原子及びハロゲン原子に結合したアモルファスシリコン材料を主体にして形成される。感光ドラム２の表面硬度は約２０００ｋｇ／平方ｍｍであって、耐久寿命は、Ａ４用紙換算で３０万枚以上が見込まれている。
【００３５】
そして、１次帯電器１９、転写前帯電器１４、転写帯電器１６、および分離帯電器１７は帯電の極性やＡＣ／ＤＣ駆動の別はあるが、すべてコロナ放電器である。
【００３６】
これらのコロナ放電器は、その動作時に副産物としてオゾンや窒素酸化物と言った活性物質（コロナ生成物）を発生するが、感光ドラム１２の表面層に水分が吸着している場合や高湿度の環境では、表面層１２ａの表面がこれらの活性物質によって化学変化（酸化など）したり、表面層１２ａの表面に活性物質が吸着吸収され易くなったりして、光導電性能が低下するおそれがある。
【００３７】
詳しく言えば、コロナ放電エネルギーが大気中のガスや水分を活性物質化して感光ドラム１２の表面物質を窒素化合物、アルデヒド基、カルボキシル基等の親水性の化合物に変化させ、感光ドラム１２の表面が酸化すると吸湿性が高まる。表面に付着した水分は、活性物質によって電解されて電気伝導度を高める。吸湿に伴う表面抵抗の低下は、感光ドラム１２の帯電、潜像形成の機能を低下させて転写画像品質（印刷品質）を低下させる。
【００３８】
このような画像不良の例は、コロナ放電器に対向する帯状の部分だけ感光ドラム１２の機能が低下して印刷にムラを生じる「画像流れ」である。画像流れは、画像形成装置１０の運転時に発生してコロナ放電器に蓄積されたコロナ生成物が、主電源をＯＦＦした夜間などに感光ドラム１２の対向部分に堆積して、転写された画像が帯状に失われる現象であって、周囲の相対湿度が５０〜６０％程度を越えると顕著となる。
【００３９】
そして、印刷動作の終了後、高湿度の環境下で一晩放置などすると、感光ドラム１２表面の不均一な吸湿が促進されるため、放置後最初の印刷動作で画像流れ現象の発生率は最も高くなる。
【００４０】
また、交流や負電圧が印加されるコロナ放電器ではコロナ生成物がより多く発生するので、このようなにコロナ放電器に対向する感光ドラム１２の部分で画像流れ現象は顕著であり、高速複写機などの高耐久性が求められる画像形成装置に採用されるアモルファスシリコン系の感光ドラムは、表面硬度が１５００〜２０００ｋｇ／平方ｍｍと高くて、親水性の酸化物によって形成された低抵抗層が研摩されにくいので、レベルの悪い画像流れが発生するとされている。
【００４１】
したがって、実施の形態１の画像形成装置１０では、クリーニング装置１８の後段に加熱装置３０を配置し、電源ＯＦＦ状態からの起動立ち上げ時と省電力モードからの復帰時に、加熱装置３０を作動させた状態で感光ドラム１２を回転させて感光ドラム１２全体の表面層を加熱除湿するようにしている。
【００４２】
図３に示すように、加熱装置３０は、カーボンランプヒータ３１を反射板３２で覆って構成される。カーボンランプヒータ３１は、定格電圧で３００Ｗのもので、感光ドラム１２の画像形成幅に相当する長さがある。カーボンランプヒータ３１は、石英ガラスからなる直管状の封体３４内に、細長い円筒状のカーボン発熱体３３を配設しており、カーボン発熱体３３の両端部は、封体３４の両端部に設けられた給電部により保持されている。封体３４によってカーボン発熱体３３が気密に封止され、封体３４内にはアルゴンガスが封入されている。
【００４３】
カーボンランプヒータ３１は、スイッチ４２を介して電源部（不図示）に電気的に接続され、制御部４０は、スイッチ４２を介してカーボンランプヒータ３１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００４４】
制御部４０は、実施の形態１の画像形成装置の各ユニットを総合的に制御して印刷プロセスを実行させる。感光ドラム１２の表面近傍には、感光ドラム１２の表面温度を検知する非接触サーミスタの温度センサ４１が配置される。制御部４０（加熱制御手段）は、温度センサ４１で検知した温度情報に基づいてカーボンランプヒータ３１のＯＮ／ＯＦＦを制御して、印刷プロセスにおける感光ドラム１２の表面温度を４０℃に維持させる。
【００４５】
制御部４０は、電源ＯＦＦ状態からの起動立ち上げ時と省電力モードからの復帰時の両方についても、温度センサ４１の出力を参照して駆動部２８とスイッチ４２とを制御し、加熱装置３０から輻射熱を出力させた状態で感光ドラム１２を回転させる。これにより、現像装置１３やクリーニング装置１８でトナーを感光ドラム１２に融着させることなく、感光ドラム１２の加熱除湿が実行される。
【００４６】
図４に示すように、定格電圧を印加したカーボンランプヒータ３１は、いわゆる遠赤外線領域に輻射スペクトルのピーク（曲線Ａ：実線）を形成しており、ピークの主要部が波長２〜３．５μｍ領域を含んでいる。これに対して、同等な消費電力のハロゲンランプヒータにおける輻射スペクトルのピーク（曲線Ｂ：一点鎖線）は短波長側にシフトしており、波長２μｍ〜３．５μｍ領域がピークの主要部から外れているため、当該領域の赤外線出力がカーボンランプヒータに比べて極端に小さい。
【００４７】
したがって、カーボンランプヒータ３１は、ハロゲンランプヒータに比較して、全スペクトルに占める波長２〜３．５μｍ領域の輻射エネルギーの割合が格段に高く、当該領域の輻射エネルギーは水分子によって効率的に吸収されて温度上昇や蒸発を引き起こすので、カーボンランプヒータ３１は、ハロゲンランプヒータに比較して、水分の加熱能力が格段に高くなり、その加熱に適合していると言える。
【００４８】
図５に示すように、カーボンランプヒータ３１は、感光ドラム１２の表面から２０ｍｍの距離を隔てて配置される。カーボンランプヒータ３１は、カーボン発熱体３３の断面形状が平板であって表裏２つの平坦な熱放射面３５、３６を有するので、カーボンランプヒータ３１の熱放射は、等発熱強度線３７、３８で示されるように、熱放射面３５、３６と垂直な方向の発熱強度が高い一方で、熱放射面３５、３６と平行な方向では熱輻射がきわめて少ない。これに対して、参考に示した一般的なカーボンランプヒータ３１Ｐは、カーボン発熱体３３Ｐが円筒型であるので、断面の全周３６０度に均一な熱放射特性となっている。
【００４９】
このように構成されたカーボンランプヒータ３１は、破線で示すように、熱放射面３６を感光ドラム１２に対向させ、熱放射面３５の方向に反射板３２を配置している。
【００５０】
図６に示すように、制御部４０は、駆動部２８を制御して、印刷時、電源ＯＦＦ状態からの起動立ち上げ時、省電力モードからの復帰時のいずれでも、カーボンランプヒータ３１から輻射熱を出力させた状態で感光ドラム１２を回転させて感光ドラム１２全体を加熱するが、それぞれの場合についてそれぞれ異なる感光ドラム１２の周速度を設定する。
【００５１】
すなわち、ステップ１１１で印刷時か否かを判定し、印刷時であれば印刷速度Ｖ０を設定する。印刷時でなければステップ１１２へ進んで電源ＯＦＦ状態からの起動立ち上げ時か否かを判定し、起動立ち上げ時であれば起動速度Ｖ１を設定する。起動立ち上げ時でもなければステップ１１３へ進んで省電力モードからの復帰時か否かを判定し、復帰時であれば復帰速度Ｖ２を設定する。そして、起動速度Ｖ１は印刷速度Ｖ０の５０％、復帰速度Ｖ２は印刷速度Ｖ０の１０％に定めてある。
【００５２】
このように構成された実施の形態１の画像形成装置１０では、連続印刷の場合、制御部４０が、印刷速度Ｖ０で感光ドラム１２を回転させつつ、温度センサ４１により感光ドラム１２の表面温度を検知し、温度センサ４０からのスイッチ制御信号（表面温度信号）Ｓ２に基づいてスイッチ４２をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、感光ドラム１２の表面を所定温度Ｔ０（４０℃）に保持する。
【００５３】
また、電源ＯＦＦからの起動時には、制御部４０が、同様な温度管理の下、印刷速度Ｖ０よりも低い起動速度Ｖ１で感光ドラム１２を６分間にわたって回転させる。
【００５４】
一方、省電力モードからの復帰時には、制御部４０が、同様な温度管理の下、起動速度Ｖ２よりもさらに遅い復帰速度Ｖ２で感光ドラム１２を３０秒間だけ回転させる。
【００５５】
実施の形態１の画像形成装置１０によれば、加熱装置３０を用いて画像形成に先立つ予備加熱を行うので、最初の画像形成の前に感光ドラム１２の表面が加熱除湿されて表面抵抗が回復し、これにより、画像流れの生じない高品質の画像形成が可能になる。
【００５６】
そして、ランプヒータ素子を採用して輻射熱による加熱を行わせるので、感光ドラム１２内部に加熱ヒータや熱風経路を設ける必要が無く、接触型の加熱装置を使用する場合のような接触に起因する問題（残留トナーによる汚染やゴミ巻き込みによる表面損傷）も回避される。また、空気熱伝導を利用する場合に比較してはるかに感光ドラム１２の表面から遠く隔たった高さ位置に加熱装置を配置できるので、感光ドラム１２の周囲の部品配置や配線引き回しの自由度が高まる。
【００５７】
そして、感光ドラム１２の表面から離れた高い位置にランプヒータ素子を配置した場合、図７を参照して説明したように、ランプヒータ素子以前の従来技術からは想像することもできない新たな課題（周囲の部品や装置を不必要に加熱する）が発生する。
【００５８】
しかし、実施の形態１の画像形成装置１０では、輻射スペクトルの主要部が波長２〜３．５μｍ領域を含む赤外光領域にあって水分の加熱に適合した種類のランプヒータ素子を採用したので、感光ドラム１２の吸湿した部分（画像流れを起こす部分）を選択的効率的に加熱除湿でき、したがって、周囲の部品や装置を過熱させない程度の格段に小さなワット数のランプヒータを採用しても、ハロゲンランプヒータと同等な除湿性能を維持できる。
【００５９】
すなわち、水の赤外線吸収特性は、波長２〜３．５μｍの領域に波長３μｍをピークとする吸収率の高まり（−ＯＨ基の伸縮振動のピーク）を有するので、波長２〜３．５μｍ領域の放射能力が高いカーボンランプヒータ３１を採用することによって、ハロゲンランプヒータを採用した場合よりも、クリーニング装置１８の総輻射エネルギーを格段に小さくしつつ、感光ドラム１２の加熱除湿性能を同等以上に確保できる。
【００６０】
言い換えれば、ニクロムヒータやハロゲンランプヒータの場合は、感光ドラム１２の素材が最初に温度上昇して、素材の熱エネルギーをもらった水分子が温度上昇して蒸発する手順となるが、カーボンランプヒータ３１の場合は、輻射熱のエネルギーが水分子に直接吸収されるので、周囲の温度が４０度でも、水分子自体は数１００度レベルにまで一気に加振、加速され、瞬時に蒸発（または組織から遊離）する結果となる。
【００６１】
また、像担持体表面のわずかな質量に輻射熱エネルギーが集中されるから、感光ドラム１２全体に除熱された温度センサ４１の対向位置が４０℃でもカーボンランプヒータ３１照射位置の表面温度は４０℃を越えて、全体が一様に４０℃の場合よりも効率的に加熱除湿が達成される。
【００６２】
また、実施の形態１の画像形成装置１０は、図５に示すように、異方性輻射強度分布を持つカーボンランプヒータ３１を採用して、輻射強度のピークが感光ドラム１２へ向くように配置したので、これを等方位輻射強度分布で同一ワット数のカーボンランプヒータ３１Ｐに置き換えた場合に比較して、輻射熱を効率的に感光ドラム１２へ注ぎ込め、等方位輻射強度分布のカーボンランプヒータ３１Ｐを採用する場合よりもワット数の小さなカーボンランプヒータ３１で感光ドラム１２の加熱除湿性能を同等以上に達成できる。
【００６３】
なお、ランプヒータのワット数を小さくできれば、節電と省エネルギーが実現するのは当然として、筐体内の温度上昇が抑制され、周囲の部品や回路への熱影響も減って度画像形成装置１０全体の熱設計が容易になる。これにより、筐体のさらなる小型化や部品配置の適正化、冷却ファン（不図示）の削減なども可能になる。
【００６４】
また、実施の形態１の画像形成装置１０では、カーボンランプヒータ３１の周囲を反射板３２で覆って、反射板３２の側壁部分でカーボンランプヒータ３１とクリーニング装置１８を隔てたので、反射板３２が無い場合よりもクリーニング装置１８へ向かう輻射熱が軽減される。反射板３２の底部分は、感光ドラム１２と反対方向へ向かうカーボンランプヒータ３１の輻射エネルギーのピークを感光ドラム１２方向へ折り返して、感光ドラム１２の加熱除湿性能をさらに高めている。
【００６５】
また、実施の形態１の画像形成装置１０では、予備加熱を行う同じ加熱装置３０を用いて画像形成時の感光ドラム１２の温度調整を行うので、当該温度調整専用の加熱装置を設ける必要がない。そして、省電力モードからの復帰時には、感光ドラム１２を画像形成時の印刷速度Ｖ０よりも相当低い復帰速度Ｖ２でゆっくり回転させるので、速い印刷速度Ｖ０で回転させる場合よりも感光ドラム１２の表面に輻射エネルギーを集中して、効率的に加熱除湿を行わせ、これにより、短時間で加熱除湿を完遂させることができる。
【００６６】
言い換えれば、印刷速度Ｖ０で回転させた場合には回転ごとの熱伝導によって基体１２ｅまで十分に加熱されるが、復帰速度Ｖ２でゆっくり回転させる場合には、感光ドラム１２の基体１２ｅに熱伝導が及ぶ以前に、表面の水分子に大量の輻射エネルギーが供給されるとともに、照射範囲の表面温度も急速に立ち上がって、水分子の蒸発や組織からの遊離が促進される。その後、輻射範囲を外れると基体１２ｅがヒートシンクとして機能し、表面温度は、熱伝導によって急速に４０℃へ向かう。
【００６７】
また、実施の形態１の画像形成装置１０では、電源ＯＮ後の起動立ち上げ時の予備加熱時間６分に比べて省電力モードからの復帰時の予備加熱時間３０秒が短いので、省電力モードからの復帰時には電源ＯＮ後の起動立ち上げ時よりも感光ドラム１２の回転速度を遅くして表面温度の上昇速度をさらに高めることにより、短時間でも十分な加熱除湿が完了するようにしている。逆に言えば、省電力モードからの復帰時の予備加熱時間３０秒に比べて電源ＯＮ後の起動立ち上げ時の予備加熱時間６分が長いから、電源ＯＮ後の起動立ち上げ時には省電力モードからの復帰時よりも感光ドラム１２の回転速度を早くして感光ドラム１２の表面が均一に加熱されることを優先している。
【００６８】
温度調整のＯＮ／ＯＦＦなどで感光ドラム１２の表面温度がばらつくと、正常な温度調整が難しくなったり、感光ドラム１２の静電保持力が部分的にばらついて、形成された画像濃度に異常を発生したりするおそれがあるからである。
【００６９】
ところで、実施の形態１の画像形成装置１０では、非接触サーミスタの温度センサ４１を感光ドラム１２の表面から２ｍｍ離して設置したが、これを２〜５ｍｍ程度離して設置してもよく、温度センサの種類（赤外線等を利用した各種センサなど）を変更してもよく、温度センサは、感光ドラム１２の表面に接触させてもよく、感光ドラム１２の内部に設けてもよい。感光ドラム１２の表面に接触させる場合は、長手方向で最大画像形成幅の外側につけることが望ましい。
【００７０】
また、実施の形態１では３００Ｗのカーボンランプヒータ３１を採用して、定格電圧によるＯＮ／ＯＦＦ制御を行ったが、これを３１Ｗ〜８００Ｗ程度のカーボンランプヒータに置き換えてもよく、定格電圧以外の電圧で作動させてもよく、電流値を連続的に変化させて発熱量をアナログ制御してもよい。
【００７１】
また、カーボンランプヒータ３１のカーボン発熱体３３の長さは、感光ドラム１２の画像形成幅よりも長ければ画像流れの対策として問題ないが、無駄な加熱による昇温を避けるためには、感光ドラム１２の長さよりも短いことが望ましい。１本のカーボンランプヒータ３１を複数本の短いカーボンランプヒータの直列配置に置き換えてもよい。
【００７２】
また、カーボンランプヒータ３１の長さ方向の発熱量分布は均一でもよいが、感光ドラム１２両端の支持部（不図示）から熱が逃げやすいので、感光ドラム１２全体の温度均一性を考慮すると、カーボンランプヒータ３１の両端部で中央部よりも発熱量が高くなっていることが望ましい。
【００７３】
また、カーボンランプヒータ３１は、クリーニング装置１８と一次帯電器１９との間に配置することが望ましい。何故なら、クリーニング装置１８の上流側だと、感光ドラム１２表面に残留したトナーが輻射熱と表面温度上昇によって溶着するおそれがあるし、一次帯電器１９よりも下流側だとその放射光と輻射熱が静電潜像に影響するからである。
【００７４】
また、実施の形態１では、感光ドラム１２の表面から２０ｍｍ隔ててカーボンランプヒータ３１を配置したが、加熱効率と昇温の観点から見て、感光ドラム１２から０．１〜１５０ｍｍ、好ましくは０．２〜５０ｍｍの範囲で配設することが望ましい。
【００７５】
そして、クリーニング装置１８と一次帯電器１９の間に配置する場合、カーボンランプヒータ３１に除電露光ランプ２２を兼ねさせることも可能である。例えば、カーボンランプヒータ３１の封体３４内にカーボン発熱体３３とともに発光フィラメントを封止して、加熱／露光共用のものとしてもよい。
【００７６】
（実施の形態２）
図７は実施の形態２の画像形成装置による実験結果の説明図である。
【００７７】
図５に示されるカーボンランプヒータ３１の効果を確認するため、種々に加熱装置の構成を異ならせて画像流れが発生するか否かを実験した。
【００７８】
まず、複写機（キヤノン株式会社製ｉＲ８５００）を図１のように改造し、異方性輻射強度分布を持つカーボンランプヒータ３１により感光ドラム１２表面温度を４０℃に温度調整した状態で連続５０００枚の画像形成動作を行った。その後、本体電源およびカーボンランプヒータ３１をＯＦＦし、気温３０℃、相対湿度８０％の高温高湿環境中に１晩放置した。翌日、本体の電源投入に先立ってカーボンランプヒータ３１をＯＮし、感光ドラム１２表面温度を４０℃に温度調整して通常の速度で２分間空回転して予備加熱とし、その後、最初に画像形成させた画像の画像評価を行った。
【００７９】
その結果、図７に示すように、夜間の消費電力は０、画像流れは発生せず、２分間の予備加熱を経てもクリーニング装置１８は常温に保たれ、クリーニング装置１８におけるトナー融着は発生しなかった。
【００８０】
次に、カーボンランプヒータ３１を等方位輻射強度分布で同一ワット数のカーボンランプヒータ３１Ｐに置き換えた同じ装置についても、同条件の実験（カーボンランプヒータ３１Ｐによる温度調整下で連続５０００枚の印刷後、本体電源およびカーボンランプヒータ３１ＰをＯＦＦして同じ高温高湿環境に放置し、翌日、カーボンランプヒータ３１Ｐによる４０℃の温度調整下、通常の速度で２分間空回転する予備加熱を行い、その後、最初に画像形成させた画像を画像評価する）を行った。また、カーボンランプヒータ３１を同一ワット数のハロゲンランプヒータに置き換えた同じ装置についても、同条件の実験を行った。
【００８１】
その結果、図７に示すように、カーボンランプヒータ３１Ｐでは、画像流れは発生しなかったが、クリーニング装置１８で若干のトナー融着が発生した。一方、ハロゲンランプヒータでは、予備加熱が不十分となって画像流れが残るとともに、加熱装置３０に隣接するクリーニング装置１８の外壁が手で触れないくらい熱くなるなど、周囲の過熱の影響が深刻で、クリーニング装置１８に大きなトナー融着が発生した。
【００８２】
さらに、カーボンランプヒータ３１を取り外して感光ドラム１２の内壁面にニクロム線ヒータを取り付けた同じ装置を準備して、予備加熱を行わない他は同条件を保った実験を行った。また、同じ装置で、一晩の放置中ずっとニクロム線ヒータに通電して感光ドラム１２の温度制御を行わせた場合の画像評価も行った。
【００８３】
この結果、図７に示すように、一晩中加熱を続けた場合、感光ドラム１２の吸湿自体が阻止されて、最初の画像形成でも画像流れは起こらず、感光ドラム１２の外側には加熱の影響が及ばないので、クリーニング装置１８内部および感光ドラム１２のトナー融着も観察されなかった。しかし、夜間もずっと電力消費が続くため夜間を通じた電力消費は２００ＷＨに達した。
【００８４】
一方、一晩ヒータＯＦＦのまま放置して予備加熱を行わない場合、ニクロム線ヒータをＯＮして感光ドラム１２が４０℃に立ち上がった直後の最初の画像形成で深刻な画像流れが観察された。
【００８５】
（実施の形態３）
図８は実施の形態３の画像形成装置におけるランプヒータ加熱手段の制御の説明図である。
【００８６】
実施の形態３の画像形成装置は、図１〜図５に示される実施の形態１の画像形成装置の構成をそのまま用いており、図６に示す感光ドラム１２の速度制御に図８に示すカーボンランプヒータの出力制御を付加して構成される。
【００８７】
すなわち、図３に示される制御部４０は、スイッチ４２をＯＮ／ＯＦＦ動作させてカーボンランプヒータ３１にパルス状に電流を流すとともに、パルス長さを加減してカーボンランプヒータ３１の出力を連続的に調整可能である。
【００８８】
図８に示すように、ステップ１２１で印刷時か否かを判定し、印刷時であればステップ１２４へ進んで印刷電力ＷＰを設定する。印刷時でなければステップ１２２へ進んで電源ＯＦＦ状態からの起動立ち上げ時か否かを判定し、起動立ち上げ時であればステップ１２５へ進んで定格電力Ｗ０を設定する。起動立ち上げ時でもなければステップ１２３へ進んで省電力モードからの復帰時か否かを判定し、復帰時であればステップ１２５へ進んで定格電力Ｗ０を設定する。そして、印刷電力ＷＰは定格電力Ｗ０の５０％に定めてある。
【００８９】
このように構成された実施の形態３の画像形成装置１０では、電源ＯＦＦから起動すると実施の形態１で説明したように、制御部４０がスイッチ４２をＯＮに保ち、カーボンランプヒータ３１を点灯した状態で６分間にわたって感光ドラム１２を回転させる。
【００９０】
このような予備加熱が完了すると、制御部４０は、感光ドラム１２の回転速度を印刷速度Ｖ０まで高める一方、スイッチ４２を２０％デューティでＯＮ／ＯＦＦ動作させてカーボンランプヒータ３１の出力を落とすとともに、温度センサ４１の出力を参照して感光ドラムの表面温度を４０℃に保つ温度制御を開始する。つまり、温度センサ４１の検出温度が４２℃を越えるとスイッチ４２をＯＦＦに保ち、温度センサ４１の検出温度が３８℃を割り込むとスイッチ４２をＯＮ／ＯＦＦ動作させる。
【００９１】
以上のように制御された実施の形態３の画像形成装置では、定格電力ＰＷのほぼ２０％の印刷電力ＷＰを用いて感光ドラムの表面温度を制御するので、感光ドラム１２一周の温度分布のばらつきが小さくなる。つまり、定格電力Ｗ０のまま温度制御を行う場合に比較してカーボンランプヒータ３１のＯＮ／ＯＦＦ動作時間およびＯＦＦ時間が長くなって、それぞれの影響が感光ドラム１２の全周の一部に偏る事態が回避される。
【００９２】
なお、実施の形態３では、スイッチ４２のＯＮ／ＯＦＦ制御によってカーボンランプヒータ３１の電力を低下させたが、電流値をアナログ的に制御してカーボンランプヒータ３１の電力を低下させてもよく、温度センサ４１の出力を参照して、ＰＷＭ制御、位相制御、波数制御などを行うことにより電力を連続的に変化させてもよい。
【００９３】
（実施の形態４）
図９は実施の形態４の画像形成装置における加熱装置の説明図である。
【００９４】
実施の形態４の画像形成装置は、図１に示される画像形成装置１０の加熱装置３０を図９に示す加熱装置３０Ｅに置き換えて構成される。
【００９５】
図９に示すように、カーボンランプヒータ３１は、感光ドラム１２の周方向を断熱材４３で覆われ、感光ドラム１２の反対方向を反射板４４で覆われている。また、反射板４４の背後に空冷ファン３９を設けている。
【００９６】
以上のように構成された実施の形態４の画像形成装置では、断熱材４３によって感光ドラム１２の周方向への熱流出が少なくなるとともに、空冷ファン３９が反射板４４の熱を運び去るので、加熱装置３０Ｅの周囲の部材や装置の温度上昇が抑制される。
【００９７】
なお、実施の形態３の画像形成装置では、反射板４４を空冷ファン３９で除熱する構成を採用したが、空冷ファンを用いて断熱材４３を除熱してもよく、空冷ファンは、自然対流を利用したエアフローダクトや放熱フィンに置き換えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】実施の形態１の画像形成装置における構成の説明図である。
【図２】感光ドラムの表面構造の説明図である。
【図３】感光ドラムの加熱制御に関する構成の説明図である。
【図４】カーボンランプヒータの輻射スペクトルの説明図である。
【図５】カーボンランプヒータの異方性輻射強度分布の説明図である。
【図６】加熱制御のフローチャートである。
【図７】実験結果の説明図である。
【図８】実施の形態３の画像形成装置における加熱制御の説明図である。
【図９】実施の形態４の画像形成装置における加熱装置の説明図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０  画像形成装置
１１  露光装置
１２  感光ドラム（像担持体）
１２ａ  表面層
１２ｂ  第１光導電層
１２ｃ  第２光導電層
１２ｄ  阻止層
１２ｅ  基体（アルミニウム）
１３  現像装置
１４  転写前帯電器
１５  転写前露光ランプ
１６  転写帯電器
１７  分離帯電器
１８  クリーニング装置
１９  １次帯電器
２０  定着装置
２１  電位センサ
２２  除電露光ランプ
２４  用紙（転写材）
２５  加熱定着ローラ
２６  加圧ローラ
２７  定着入り口ガイド
３０、３０Ｅ  加熱装置
３１、３１Ｐ  カーボンランプヒータ
３２、４４  反射板
３３、３３Ｐ  カーボン発熱体
３４  封体
３５、３６  熱放射面
３７、３８  等発熱強度線
３９  空冷ファン
４０  制御部
４１  温度センサ
４２  スイッチ
４３  断熱材
４４  反射板
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006189489.tif 000008
【図７】
2006189489.tif 000009
【図８】
2006189489.tif 000010
【図９】
2006189489.tif 000011